DE4338792A1 - Gegossenes Zahnrad, Gußformanordnung sowie Verfahren zum Herstellen des gegossenen Zahnrads - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein gegossenes Zahnrad, ins­ besondere ein gegossenes Zahnrad, welches eine große axiale Länge hat. Ferner betrifft die Erfindung eine Gußformanordnung sowie ein Verfahren zum Gießen eines Zahnrads.

Zahnräder aus Kunstharz sind an sich bekannt, jedoch ist es schwierig, ein Zahnrad hoher Genauigkeit mit einer großen axia­ len Länge zu gießen. Zahnradabschnitte eines langgestreckten Zahnrads werden mit Hilfe einer Gußformanordnung gegossen, die aus oberen und unteren (bzw. rechten oder linken) Gußformen be­ stehen, die in radialer Richtung geteilt sind. Jedoch machen es die radialen Vorsprünge, die die Zahnabschnitte definieren, un­ möglich, die geteilten Gußformen in diametral einander gegen­ überstehenden Richtungen (d. h. in radialen Richtungen) nach Ab­ schluß des Gießprozesses der Zahnradabschnitte zu bewegen. Dem­ zufolge ist es erforderlich, das gegossene Zahnrad axial zu verschieben, um es aus dem Eingriff mit den Gußformen zu brin­ gen und diesen zu gestatten, sich in radialen Richtungen zu be­ wegen. Das Verschieben des gegossenen Zahnrads in axialer Rich­ tung kann nicht einfach ausgeführt werden, insbesondere, wenn das Zahnrad eine große axiale Länge hat. Außerdem ist es nicht möglich, ein Produkt hoher Genauigkeit herzustellen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Zahnrad mit großer axialer Länge anzugeben, das einfach und genau gegossen werden kann. Weiterhin soll durch die Erfindung eine Gußformanordnung be­ reitgestellt werden, mit der einfach und genau ein gegossenes Zahnrad hergestellt werden kann. Ferner soll durch die Erfin­ dung ein Gießverfahren geschaffen werden, welches eine derar­ tige Gußformanordnung zum Herstellen langgestreckter Zahnräder verwendet.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1, 10 und 13 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß nach dem Gießen des Zahnrades und dem Entfernen der zweiten Gußformen eine leichte Bewegung des Zahnrads in axialer Richtung es ermöglicht, die Zahnradabschnitte von den ersten Gußformen zu trennen. Dadurch kann ein langgestrecktes Zahnrad auf einfache Weise mit hoher Präzision hergestellt werden.

Theoretisch ist es möglich, ein langgestrecktes Zahnrad mit durchgehenden Zahnradabschnitten, welche über die gesamte Länge des Zahnrads verlaufen, durch eine axiale Verschiebebewegung zu bewegen, welche lang genug ist, das Zahnrad aus dem Gießhohl­ raum zu entfernen, der durch eine obere und eine untere Gußform definiert ist und alle Zahnabschnitte erzeugt. Jedoch nimmt der axiale Verschiebeweg des gegossenen Zahnrades zu, wenn die axiale Länge des zu gießenden Zahnrades größer wird. Bei einer großen Länge des Zahnrads ist es daher erforderlich, genügend Raum für den Verschiebeweg des gegossenen Zahnrads vorzusehen, was in der Praxis nachteilig ist. Gemäß der Erfindung muß das gegossene Zahnrad nur geringfügig in axialer Richtung bewegt werden, um dasselbe aus dem Gießhohlraum zu entfernen, unabhän­ gig von der axialen Länge des Zahnrads. Demzufolge können ge­ gossene Zahnräder einfach und genau in Massenfertigung herge­ stellt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines gegossenen Zahn­ rads,

Fig. 2, 3 und 4 Querschnitte durch eine Gußformanordnung in ver­ schiedenen Stellungen, um den Gießprozeß aufzuzei­ gen,

Fig. 5 einen Querschnitt längs der Linie A-A in Fig. 5, und

Fig. 6 einen Querschnitt längs der Linie B-B in Fig. 2.

In Fig. 1 ist als Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung ein gegossenes Zahnrad 10 dargestellt. Es hat einzelne Zahnradabschnitte 11 und einzelne Wellenabschnitte 12. Die Zahnradabschnitte 11 und die Wellenabschnitte 12 sind abwech­ selnd längs der Achse des Zahnrads 10 angeordnet. Der Außen­ durchmesser d (vgl. Fig. 4 und 5) der Wellenabschnitte 12 ist kleiner als die Zahnfußhöhe D der Zahnradabschnitte 11 (d. h. d < D). Die axiale Länge (Breite) t eines jeden Zahnrad­ abschnitts 11 ist kürzer als die axiale Länge (Breite) T eines jeden Wellenabschnitts 12 (d. h. t < T). Die Zahnradabschnitte 11 haben nämlich voneinander einen Abstand (Teilung) entspre­ chend der axialen Länge T der Wellenabschnitte 12 in axialer Richtung; bzw. die Wellenabschnitte 12 haben einen Abstand (Teilung) voneinander entsprechend der axialen Länge t der Zahnradabschnitte 11 in axialer Richtung. Gemäß dem der Erfin­ dung zugrundeliegenden Prinzip hat das gegossene Zahnrad 10 mindestens zwei Zahnradabschnitte 11 und mindestens einen Wel­ lenabschnitt 12 dazwischen. Die vorliegende Erfindung kann auch für ein längeres Zahnrad mit mehr als zwei Zahnradabschnitten 11 und mehr als einen Wellenabschnitt 12 verwendet werden. Ge­ mäß Fig. 1 hat das dort dargestellte gegossene Zahnrad 10 fünf einander abwechselnde Zahnradabschnitte 11 und vier einander abwechselnde Wellenabschnitte 12.

Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen Verschiedene Gießverfahrens­ schritte, um ein gegossenes Zahnrad 10 mit fünf Zahnradab­ schnitten 11 und vier Wellenabschnitten 12 zwischen den angren­ zenden Zahnradabschnitten 11 (siehe Fig. 1) unter Verwendung einer Gußformanordnung herzustellen. Die Gußformanordnung um­ faßt zwei geteilte Formen (erste Formen) 25, um die Zahnradab­ schnitte 11 zu gießen, sowie zwei geteilte Formen (zweite For­ men) 26 um die Wellenabschnitte 12 zu gießen. Die ersten und die zweiten Formen 25, 26 sind beweglich zwischen einer statio­ nären Abschlußplatte 21 und einer beweglichen Abschlußplatte 22 gehalten. Zwischen der stationären Abschlußplatte 21 und der beweglichen Abschlußplatte 22 erstreckt sich ausgehend von de­ ren Mittelabschnitten in axialer Richtung eine Stange 23. Diese Stange 23 erstreckt sich durch die stationäre Abschlußplatte 21 hindurch und ist an dieser befestigt. Eine Stoßhülse (Extruderhülse) 24 durchsetzt die stationäre Abschlußplatte 21 und ist am äußeren Umfang der Stange 23 beweglich gehalten, um auf dieser zu gleiten. Die ersten und zweiten Formen 25, 26 können unabhängig voneinander aufeinander zu und voneinander weg und demgemäß zur Stange 23 hin und von dieser weg bewegt werden.

Die ersten Formen 25 für die Zahnradabschnitte 11 bilden einen Gießhohlraum 11s zwischen ihnen und der Stange 23, wie in Fig. 5 dargestellt ist. Die zweiten Formen 26 für die Wellenab­ schnitte 12 bilden einen Gießhohlraum 12s zwischen ihnen und der Stange 23, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Der Außendurch­ messer d des Gießhohlraums 12s, definiert durch die zweiten Gußformen 26, entsprechend dem Außendurchmesser der Wellenab­ schnitte 12, ist kleiner als der Zahnfußdurchmesser D des Gieß­ hohlraums 12s, gebildet durch die Zahnradabschnitte 25, ent­ sprechend der Zahnfußhöhe der Zahnradabschnitte 11. Die zwei ersten Gußformen 25 enthalten die Elemente 25e, deren Anzahl der Zahl der Zahnradabschnitte 11 entspricht; die zwei zweiten Gußformen 26 enthalten Gußelemente 26e, deren Anzahl der Zahl der Wellenabschnitte 12 entspricht. Die ersten Formelemente 25e und die zweiten Formelemente 26e sind abwechselnd angeordnet. Die Dicke t eines jeden ersten Gußelements 25e ist kleiner als die Dicke T eines jeden zweiten Gußelements 26e.

Zum Gießen des Zahnrads 10 werden die ersten und zweiten Guß­ formen 25, 26 zu der Stellung bewegt, in der die ersten und zweiten Gußformen 25, 26 der mittleren Stange 23 am nächsten sind. Die bewegliche Abschlußplatte 22 wird in Richtung der stationären Abschlußplatte 21 bewegt, wie in Fig. 2 darge­ stellt ist. In dieser Stellung wird ein synthetisches Kunst­ harzmonomer in die Gießhohlräume 11s und 12s durch eine Zu­ gangsöffnung 22p eingefüllt, die in der beweglichen Abschluß­ platte 22 ausgebildet ist. Nachdem das synthetische Kunstharz­ monomer eingefüllt und verfestigt ist, werden die oberen und unteren zweiten Formen 26 geöffnet, d. h. voneinander weg be­ wegt, und die Abschlußplatte 22 wird von der mittleren Stange 23 entfernt, wie in Fig. 3 zu sehen ist. Da die Wellenab­ schnitte 12 einen kreisförmigen Querschnitt haben, kann das Trennen der oberen und unteren zweiten Formen 26 leicht ausge­ führt. Zu beachten ist, daß dies auch für Wellenabschnitte 12 gelten würde, deren Querschnitt nicht kreisförmig ist, sondern beispielsweise rechteckförmig oder eine andere polygonale Ge­ stalt hat.

Danach wird das gegossene Zahnrad 10 leicht in axialer Richtung durch die Stoßhülse (Extruderhülse) 24 auf und längs der mitt­ leren Stange 23 um einen Verschiebeweg bewegt, der größer als die Breite t eines ersten Formelements 25e, jedoch kleiner als die Breite T eines zweiten Formelements 26e ist. Folglich wer­ den die Zahnradabschnitte 11 des gegossenen Zahnrads 10 von den ersten Gußformen 25 in den Raum entsprechend dem Gießhohlraum 12s bewegt (bzw. aus dem Eingriff mit den ersten Gußformen 25 gebracht), der durch die Bewegung oder Trennung der zweiten Gußformen 26 vergrößert ist, wie in Fig. 3 gezeigt ist. In dieser Stellung sind die ersten Gußformen 25 nicht mehr länger mit den abstehenden Zähnen der Zahnradabschnitte 11 und des ge­ gossenen Zahnrads 10 in Eingriff. Demgemäß können die oberen und unteren Gußformen 25 leicht geöffnet oder voneinander ge­ trennt werden.

Danach werden die obere und die untere erste Gußform 25 geöff­ net bzw. getrennt, wie in Fig. 4 zu sehen ist. Das gegossene Zahnrad 10 wird dann durch die Stoßhülse 24 von der Stange 23 gelöst, so daß es ausgestoßen bzw. aus der Gußformanordnung entfernt wird.

Die Stange 23 bildet die mittlere axiale Öffnung 13 des gegos­ senen Zahnrads 10 (vgl. Fig. 4).

Das gegossene Zahnrad 10, das in Fig. 1 zu sehen ist, kann so­ mit einfach und dennoch genau durch die Gußformanordnung, deren Aufbau weiter oben beschrieben ist, in Massen produziert wer­ den.

Claims (12)

1. Zahnrad, das durch Gießen hergestellt ist, mit minde­ stens zwei Zahnradabschnitten (11) mit Zähnen (11s), und mit mindestens einem zahnlosen Wellenabschnitt (12) zwi­ schen den Zahnradabschnitten (11), dadurch gekennzeich­ net, daß mindestens ein Wellenabschnitt (12) einen Au­ ßendurchmesser (d) hat, der kleiner als der Zahnfuß­ durchmesser (D) ist und daß mindestens ein Wellenab­ schnitt (12) eine axiale Länge (T) hat, die länger als die axiale Länge (t) eines jeden Zahnradabschnitts (11) ist.

2. Zahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Wellenabschnitt (12) einen kreisförmigen Querschnitt hat.

3. Zahnrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Zahnradabschnitten (11) vorgesehen sind, die in einem vorgegebenen Teilungsabstand in axialer Richtung auf dem Zahnrad (10) angeordnet sind, daß ferner eine Vielzahl von Wellenabschnitten (12) abwech­ selnd zwischen benachbarten Zahnradabschnitten (11) vor­ gesehen sind.

4. Gußformanordnung zum Gießen eines Zahnrads, welches eine mittlere axiale Öffnung hat, gekennzeichnet durch eine Welle (23), die eine mittlere axiale Öffnung des Zahn­ rads (10) bildet, erste geteilte Gußformen (25), die re­ lativ zur Welle (23) in radialer Richtung bewegbar sind und die Zahnradabschnitte (11) erzeugen, und durch zweite geteilte Gußformen (26), die relativ zur Welle (23) unabhängig von den ersten Gußformen (25) in radia­ len Richtungen bewegbar sind und die die Wellenabschnit­ te (12) erzeugen.

5. Gußformanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die ersten Gußformen (25) Formelemente (25e) enthalten, die den Zähnen (11s) der Zahnradabschnitte (11) entsprechend, und daß die zweiten Gußformen (26) Gußelemente (26e) enthalten, die den Wellenabschnitten (12) zugeordnet sind.

6. Gußformanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Gußelemente (25e) der ersten Gußformen (25) eine axiale Länge haben, die kürzer als die axiale Länge eines jeden der Gußelemente (26e) der zweiten Gußformen (26) ist.

7. Gußformanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Ausstoßstange (24) vorge­ sehen ist, die auf der Welle (23) gleitbar angeordnet ist.

8. Gußformanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten geteil­ ten Gußformen (25) eine vorgegebene Form eines ersten Gießhohlraums definieren, der die Welle (23) umgibt und es nicht gestattet, daß die ersten geteilten Gußformen (25) voneinander getrennt werden können, wenn die Zahn­ radabschnitte (11) des Zahnrads (10) im ersten Gießhohl­ raum gegossen sind.

9. Gußformanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die zweiten geteilten Gußfor­ men (26) eine vorbestimmte Form eines zweiten Gießhohl­ raums definieren, der die Welle (23) umgibt und der es gestattet, daß die zweiten geteilten Gußformen (26) von­ einander getrennt werden können, wenn der Wellenab­ schnitt (12) innerhalb des zweiten Gießhohlraums gegos­ sen ist.

10. Gießverfahren zum Herstellen des gegossenen Zahnrads nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet,
daß ein Gießmaterial in einen Gießhohlraum mit vorbestimmter Form eingebracht wird, der durch eine Guß­ formanordnung definiert ist, welche bewegbare erste ge­ trennte Gußformen (25) zum Gießen der Zahnradabschnitte (11), bewegbare zweite geteilte Gußformen (26) zum Gie­ ßen der zahnlosen Wellenabschnitte (12), sowie eine Welle (23) hat,
daß die zweiten Gußformen (26) von der Welle (23) ent­ fernt werden, um die Wellenabschnitte (12) nach dem Her­ stellen des Zahnrads (10) freizugeben,
daß das gegossene Zahnrad (10) in axialer Richtung um einen vorgegebenen Verschiebeweg bewegt wird, um die Zahnradabschnitte (11) freizugeben, und
daß die ersten Gußformen (25) von der Welle (23) ent­ fernt werden.

11. Gießverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das gegossene Zahnrad (10) aus dem Gießhohlraum ent­ fernt wird, nachdem die ersten Gußformen (25) von der Welle (23) entfernt worden sind.

12. Gießverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten geteilten Gußformen (25) Gußelemente (25e) enthalten, die die Zähne (11s) der Zahnradab­ schnitte (11) erzeugen, und daß die zweiten geteilten Gußformen (26) Gußelemente (26e) enthalten, die die Wel­ lenabschnitte (12) erzeugen, wobei der Weg, um den das gegossene Zahnrad (10) in axialer Richtung verschoben wird, größer als die axiale Länge eines Gußelements (25e) der ersten Gußformen (25) und kleiner als die axiale Länge eines Gußelements (26e) der zweiten Gußfor­ men (26) ist.